喀什市区域景观生态风险分析
2022-03-09张婷李霞王倩
张婷 李霞 王倩
摘 要：揭示喀什市发展建设过程中景观生态风险的特征，以便为区域规划发展提供决策。数据源以2020年第三次全国土地调查初步成果，采用生态风险指数和空间分析方法（半方差分析法和克里金插值法）将研究区域分为低、较低、中等、较高和高风险区5类，得到生态风险分布图。研究表明：喀什市态风险指数空间分布主要呈环带状，高风险区主要位于无人区，低风险区主要位于喀什市城区和其余地区的过渡地区。
关键词：喀什市;区域景观;生态风险
中图分类号：X826;P901 文献标志码：A 文章编号：1003-5168（2022）2-0133-04
DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.02.032
Landscape Ecological Risk Assessment of the KaShi City
ZHANG Ting1 LI Xia1 WANG Qian2
（1.School of Land Engineering Changan University， Xi'an 710054，China;
2.School of Earth Science and Resources Changan University， Xi'an 710054，China）
Abstract： In order to reveal the characteristics of landscape ecological risk in the process of development and construction of Kashi City， so as to provide decision-making for regional planning and development. Taking the preliminary results of the third national land survey in 2020 as the data source， this paper uses ecological risk index and spatial analysis methods （semi variance analysis and Kriging interpolation） to divide the research area into five categories： low， low， medium， high and high risk areas， and obtains the ecological risk distribution map. The research shows that the spatial distribution of risk index in Kashi City is mainly circular and banded， the high-risk area is mainly located in no man's land， the low-risk area is mainly located in the transition area between the urban area of Kashi City and other areas.
Keywords：Kashi City; regional landscape; ecological risk
0 引言
景觀生态风险评价是基于环境科学、生态学、地理学等的运用，利用数学方法进行预测以及分析由不确定因素导致的灾害可能对生态系统及其组分造成的损害[1-3]。风险评估可以通过构建景观结构指数、景观脆弱度指数、景观损失指数和生态风险指数等模型来分析生态格局，实现多源风险的空间特征和可视化[2]。
GIS是在计算机的支持下，对地理数据进行采集、处理、存储和分析等的技术系统[4]。该研究以新疆维吾尔自治区喀什地区喀什市为例，以2020年第三次全国土地调查初步成果数据为数据源，根据景观生态学和地统计学等知识，利用ArcGIS的功能分析喀什市的生态风险，为喀什市的景观生态修复和环境保护提供依据的支撑。
1 研究区概况
喀什市是中国最西部的城市，位于新疆西南部、塔里木盆地西部，是“一带一路”倡议背景下的重要城市之一，是连接亚欧大陆的国际战略通道[5]。介于东经73°20′—79°57′，北纬35°20′—40°18′。喀什市总体地势由西北向东南降低，平均海拔高度超过1 280 m，总面积为1 056.8 km2。喀什市常年四季分明，冬季没有严寒，夏季没有炎热，是典型的暖温带大陆性干旱气候，多年平均气温为11.7 ℃，年平均降水量为61.5 mm。
2 研究方法
根据喀什市2020年第三次全国土地调查初步成果，以喀什市mdb库地类图斑层为数据源，在ArcGIS中进行数据处理。研究主要根据喀什市土地利用现状，将研究区域划分为7类：耕地、园地、林地、草地、水域、建设用地和未利用土地[6]。通过构建基于这些景观类型的生态风险指数，运用空间分析方法获得生态风险指数的空间分布图，进一步研究该区域生态风险的空间特征[7]。
2.1 数据来源及处理
本文所用的数据，是基于最新0.5 m分辨率遥感影像矢量化完成，结果经过国家质检，精度完全符合本次研究使用。最新土地调查规程将土地资源划分为73个二级类[8]，为简化分类，在ArcGIS软件中按照空间相邻原则将二级类合并为园地、建设用地、未利用地、林地、水域、耕地和草地7类，将矢量数据合并转换为栅格图[6]，其分辨率为30 m×30 m，如图2所示。
2.2 风险小区的划分
在ArcGIS软件中进行网格化处理，目的是方便研究该区域生态风险的空间异质性。本文按4 km×4 km网格进行等间距划分风险小区分为72个单元，如图3所示，将每个单元的生态风险指数值作为样地空间插值的值 [2]。
2.3 生态风险指数
生态风险指数可以量化地描述某一区域景观内生态损失的程度，该指数可通过区域景观类型的面积来构造，以便于更好地分析区域景观结构和区域生态风险之间的关联，计算公式如式（1）[6]。
[ERI=i=1nAiARi] （1）
式（1）中，ERI表示生态风险指数;N为景观类型的数量;Ai为区域内第i类景观类型的面积;A为景观的总面积;Ri是第i种景观类型的景观损失指数[6]。
景观损失指数是指景观遇到扰动可能造成的损失程度[9]，可以通过景观结构指数和脆弱度指数共同反映。其中，景观结构指数主要用于反映生态系统受到人类活动干扰的程度，是景观破碎度指数、景观分离度指数和景观优势度指数的综合[6];脆弱度指数反映了某种景观类型维持自身现有结构和功能的内在能力，反映了不同景观生态类型的脆弱性，与自然景观自身属性有关。其相应的计算公式见表1。
2.4 空间分析方法
本研究采用半方差分析方法来分析喀什市生态风险的空间变化。半方差分析是空间统计学的一部分，主要用于识别空间结构和用于空间插值[10]，半方差γ（h）的计算如式（2）[6]。
[γh=12nhi=1n（h）Zxi+h-Zxi2] （2）
式（2）中，h表示抽样的间隔距离;n（h）表示样本间距为h时的样点对总数;Z表示某一系统属性的随机变量;x表示空间位置;Z（xi）和Z（xi+h）分别表示变量在xi和xi+h点的取值[6，11]。
通过半方差函数，利用克里金插值方法进行插值，得到喀什市区域景观生态风险指数空间分布图。
3 结果与分析
基于Fragstats和Excel软件，计算得出景观格局指数。根据表2可得：未利用地的面积最大，占研究区域的39.71%，斑块数为1 038，破碎度指数是0.183、分离度指数是2.915、优势度指数是3.971。水域的面积较小，占研究区域的3.07%，斑块数为610，破碎度指数是0.165、分离度指数是15.955、优势度指数是4.267。通过计算得出景观损失指数最大的是水域，景观损失指数最小的是耕地。
为了方便计算生态风险指数，对表2中的指数进行处理（归一化处理），将每个生态风险指数的值作为每个单元的生态风险值，运用克里金插值方法进行插值，最后得到喀什市2020年区域景观生态风险指数分布图。将研究区生态风险分为5个等级：低、较低、中等、较高和高生态风险区，对应的生态风险指数范围分别是ERI≤0.15、0.15
由图4可知，喀什市生态风险指数空间分布主要呈环带状分布，低风险区主要位于喀什市城区及其周边农业区，高风险区位于东北部未利用地，其他区域依次过渡。喀什市是喀什地区的地委驻地，城区内有机械、电子、纺织为龙头的大中型企业，在“一带一路”倡议背景下喀什特区经济开发区正在加速发展。城区属于低生态风险区，该区域建设比较完备，交通便利，文物古迹较多，土地利用主要为住宅用地及商服用地，景观脆弱度指数低。周边农业区，由于气候干旱少雨，地势平坦，主要靠土曼河灌溉，人类活动造成了一定破坏。靠近城区属于较低生态风险区，该区域以大棚种植为主，主要种植蔬菜，远郊主要以玉米、棉花为主，是我国主要的棉花产地之一，其景观分离度和破碎度小，脆弱度中等。高风险区主要分布在北部的未利用地，以戈壁滩、盐碱地、沙地为主，北部地势由北向南降低，缺乏植被覆盖，雨季水土流失严重，原本贫瘠的土壤雪上加霜。区域景观脆弱度指数高说明该区域的环境很大可能会被继续破坏，所以该区域属于高生态风险区。
4 结语
该研究运用景观生态学的分析方法，基于喀什市土地利用现状，分析了生态风险的空间分布特征，进而评价了喀什市发展建设过程中的土地利用变化的景观生态风险，为区域规划发展提供量化的决策依据和理论支撑。造成生态系统损害的风险源较多，如泥石流、干旱、沙尘暴等，但是相关研究并没有綜合考虑多种风险源，得出的研究结论可能会不严谨，后续需要进一步综合讨论。
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